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기후변화와 토지피복변화를 고려한 한강 유역의 수자원 영향 평가
An Impact Assessment of Climate and Landuse Change on Water Resources in the Han River 원문보기

韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association, v.43 no.3, 2010년, pp.309 - 323  

김병식 (한국건설기술연구원 수자원연구실) ,  김수전 (인하대학교 토목공학과) ,  김형수 (인하대학교 토목공학과) ,  전환돈 (서울산업대학교 토목공학과)

초록
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최근 기후변화와 이상기후에 대한 관심으로 세계 각국에서는 미래 기후에 대한 보다 정확한 정보를 얻기 위하여 IPCC 권장 시나리오인 SRES (Special Report in Emission Scenario)기반의 GCM(General Circulation Model)과 RCM(Regional Circulation Model)을 이용하고 있으며 특히, 최근에는 고해상도 자료를 생산함으로써 국부지역에 대한 지형학적 특성을 효과적으로 모의할 수 있는 RCM모형을 이용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 기후변화와 토지이용변화에 따른 미래 한강 유역의 수자원을 평가하기 위하여 다음의 과정을 진행하였다. CA-Markov Chain기법으로부터 토지이용변화를 추정하였으며 기온과 강수자료을 독립변수로 이용한 다중 회귀식으로부터 미래 NDVI를 추정하였다. 또한 기상청에서 제공하는 RegCM3 지역지후모형으로부터 축소기법을 이용하여 추정된 RegCM3 RCM 50 set의 기후변화 시나리오를 SLURP 모형에 입력하여 2001년부터 2090년까지 총 90년에 대한 한강 유역의 미래 유출모의를 실시하였다. 예측된 미래의 유출사상을 기반으로 각 댐별 과거와 미래 유출량을 월별로 비교하고 이들의 유황분석을 실시하였다. 최종 모의 지점으로 선택한 팔당댐에서 월단위 유출 모의 결과 8월 보다는 9월 유출량이 증가하는 결과를 보였고 이는 미래 강우 패턴의 변화에 기인한 것으로 판단되었다. 또한, 기후변화가 물 순환 구조에 미치는 영향을 검토한 결과 한강유역은 물 순환 요소(강수량, 증발량, 증산량, 유출량)의 변화에 의하여 수자원 관리 측면에서 어려움이 가중될 수 있음을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

As climate changes and abnormal climates have drawn research interest recently, many countries utilize the GCM, which is based on SRES suggested by IPCC, to obtain more accurate forecast for future climate changes. Especially, many research attempts have been made to simulate localized geographical ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • (7) 본 연구에서는 기후변화가 한강 유역의 물 순환 구조에 미치는 영향을 평가하기 위하여 강수량, 증발산량과 유출량 등의 요소를 시․공간적 분포로 나타내고 물 순환 구조의 구성비를 비교, 분석하였다. 본 논문에서는 미래 한강 유역의 수자원 변동성을 평가하기 위하여 CA-Markov Chain 기법으로부터 토지 이용변화를, 기온과 강수자료을 독립변수로 이용한 다중 회귀식으로부터 미래 NDVI를 추정하고 기상청에서 제공하는 RegCM3 지역지후모형으로부터 축소기법을 이용하여 추정된 RegCM3 RCM 50 set 기후변화시나리오를 SLURP모형에 입력하였다. 2001년부터 2090년까지 총 90년에 대한 본 연구에서는 기후변화가 미래 한강 유역의 물 순환 구조에 미치는 영향을 평가하기 위하여 한강 유역의 과거와 미래의 각 강수량, 잠재증발량, 잠재증발산량, 잠재증산량, 증발량, 증산량과 유출량에 대한 시 공간적 분포 변화를 파악하였다. 이를 위하여 모형의 본 연구에서는 미래 기후변화에 따른 수자원 영향을 평가하기 위하여 기후변화시나리오와 수문모형을 연계하여 유출 모의 시나리오를 작성하였다. 유출 변화 시기와 양적인 측면을 장기적 관점에서 평가하고 기상자료 외 토지피복과 식생변화를 고려할 수 있는 준분포형 SLURP 모형을 선정하였다.
  • 한편, IPCC (2001)에서는 향후 기후변화에 따른 영향을 평가하여 대응하여야 함을 강조하였다. 이러한 내용에 따라 본 연구에서는 미래 기후변화 상황에서의 수자원을 분석하고자 하였다. 일반적으로 미래 기후변화 상태를 모의하기 위하여 GCM모형을 가장 많이 이용하고 있으나, GCM은 시간적으로는 약 30분에서부터 몇 시간까지 세밀한 해상도를 가지는 반면 공간적으로는 수백 km에 달하는 저해상도를 지니고 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Clausius-Clapeyron의 물리식에 따른 온도와 증기압의 관계는? 홍수나 가뭄과 같은 극한 수문학적 사상은 전 세계의 많은 지역에 피해를 유발하고 있다. Clausius-Clapeyron의 물리식에 따르면, 온도가 높아질수록 증기압은 더 증가하게 된다. 즉, 홍수를 유발할 수 있는 강우의 잠재력은 온도와 함께 증가하게 됨을 의미한다.
CA-Markov 기법은 무엇을 결합한 것인가? 미래토지이용변화를 예측하기 위하여 토지이용변의 변화된 경향을 반영할 수 있는 Markov Chain 모형과 시간변화를 고려할 수 있는 CA (Celluar Automata)기법을 결합한 CA-Markov 기법을 적용하였다. 이 방법은 토지 이용변화 예측을 목적으로 국내외, 다양한 분야에서 적용되고 있으며 보다 자세한 설명은 정재준 등(2001), 김성준과 정인균(2006), 안소라 등(2008), 국토해양부 (2009)를 참고할 수 있다.
CA-Markov 기법의 목적은? 미래토지이용변화를 예측하기 위하여 토지이용변의 변화된 경향을 반영할 수 있는 Markov Chain 모형과 시간변화를 고려할 수 있는 CA (Celluar Automata)기법을 결합한 CA-Markov 기법을 적용하였다. 이 방법은 토지 이용변화 예측을 목적으로 국내외, 다양한 분야에서 적용되고 있으며 보다 자세한 설명은 정재준 등(2001), 김성준과 정인균(2006), 안소라 등(2008), 국토해양부 (2009)를 참고할 수 있다.
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참고문헌 (27)

  1. 건설교통부, 한국수자원공사(1997). 기존댐 용수공급능력조사(한강수계). 

  2. 국토해양부(2009). 기후변화대비 국가 물안보 확보방안(2차년도). 

  3. 과학기술부(2007). 21세기 프론티어연구개발사업-수자원의 지속적 확보기술개발사업- 기후변화에 의한 수자원 영향평가 체계 구축. 

  4. 권현한, 김병식, 김보경(2008). “기후변화에 따른 수자원 영향 평가를 위한 Regional Climate Model 강수계열의 특성 분석”. 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제28권, 제5B호, pp. 525-533 

  5. 권현한, 김병식(2009). “일강수량 모의를 위한 비정상성 Markov Chain Model 개발”. 대한토목학회논문집, 대한토목학회, in review. 

  6. 권형중, 임혁진, 김성준(2007). “SWSI 가뭄지수를 보완한 농촌용수구역 단위의 가뭄 평가”. 한국지리정보학회지, 한국지리정보학회, 제10권, 제1호, pp. 22-34. 

  7. 김병식, 서병하, 김형수, 김남원(2003). “SLURP모형을 이용한 하천유출량 모의”. 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제23권, 제4B호, pp. 289-303. 

  8. 김병식, 김형수, 서병하(2004). “SLUPR 모형의 증발산 모형에 대한 평가”. 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제37권 제9호, pp. 745-758. 

  9. 김병식(2005). 기후변화에 따른 유역의 수문요소 및 수자원 영향평가, 인하대학교 박사학위논문. 

  10. 김보경, 김병식, 권현한(2009). “준분포형 모형을 이용한 농업용 저수지가 안성천 유역의 유출모의에 미치는 영향 평가”. 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제29권, 1B호, pp. 11-22. 

  11. 김성준, 정인균(2006). “셀룰라 오토마타와 Markov Chain 모형을 이용한 토지이용 변화 예측”. 한국관개배수, 제13권, 제1호, pp. 110-117. 

  12. 박민지, 박근애, 김성준(2007). “농업용 저수지 운영을 고려한 SLURP모형의 수문학적 거동 분석”. 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제27권, 제5B호, pp. 515-523. 

  13. 세계일보(2007.08.12/이진경) 기후변화로 여름철 강우패턴 변해... 국지성 호우 증가 http://www.segye.com/Articles/News/Society/ 

  14. 수자원관리정보시스템(WAMIS) http://www.wamis.go.kr/ 

  15. 안소라, 이용준, 박근애, 김성준(2008). “미래토지이용 및 기후변화에 따른 하천유역의 유출특성 분석”. 대한토목학회논문집, 대한토목학회, Vol. 28 (2B), pp. 215-224. 

  16. 정재준, 한동엽, 김용일, 이재원(2001). “셀룰라 오토마타를 이용한 수도권의 도시성장 예측”. 한국GIS학회지, 한국GIS학회, 제9권, 제3호, pp. 34-48. 

  17. 한국수자원공사(2002). 한국의 댐. 

  18. Garbrecht, J., and Martz, L.W. (1993). “Network and 

  19. Hamlet, A.F., Lettenmaier, D.P., and Snover, A. (2003). 

  20. IPCC(2001). Climate Change 2001 : The Scientific Basis. 

  21. Kunkel, K.E., Andsager K., and Easterling, D.R. 

  22. Kite, G.W. (1995) Scaling of input data for macroscale 

  23. Kite, G.W. (2007). Manual for the SLURP Hydrologic 

  24. Kim, Byung Sik, Kim, Hung Soo, and Seoh, Byung Ha 

  25. Lacroix, M. and Martz, L.W. (1998) The Application of 

  26. Martz, L.W., and Garbrecht, J. (1999). “Automated 

  27. Wood, A. W., Maurer, E. P., Kumar, A., and Lettenmaier, 

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